鋰電池的結(jié)構(gòu)中,隔膜是關(guān)鍵的內(nèi)層組件之一。隔膜的性能決定了電池的界面結(jié)構(gòu)、內(nèi)阻等,直接影響電池的容量、循環(huán)以及安全性能等特性,性能優(yōu)異的隔膜對提高電池的綜合性能具有重要的作用。 隔膜的主要作用是使電池的正、負極分隔開來,防止兩極接觸而短路,此外還具有能使電解質(zhì)離子通過的功能。
◆ 隔膜強度測試
隔膜在厚度盡可能薄的前提下,需保證具有一定的物理力學(xué)強度,以滿足生產(chǎn)和使用過程中的性能要求。強度要求主要有拉伸強度、穿刺強度和剝離強度等。
1)拉伸測試
隔膜拉伸測試采用氣動夾具夾緊,排除人為夾持過松導(dǎo)致的打滑現(xiàn)象,同時提高了測試速度;夾具自帶對中裝置,確保測試的有效性。
拉伸試驗可測定材料的一系列強度指標(biāo)和塑性指標(biāo),如:彈性極限、伸長率、彈性模量、比例極限、拉伸強度、屈服強度等。
2)穿刺測試
鋰電池隔膜的穿刺試驗是評價隔膜抗穿刺強度的最主要方法。通過標(biāo)準(zhǔn)的探頭以標(biāo)準(zhǔn)的速度穿透隔膜,捕捉穿透瞬間的最大載荷,除以隔膜的平均厚度即為穿刺強度。
氣動穿刺輔具采用氣缸升降,可快速、高效的固定隔膜,且保證均一、穩(wěn)定的夾緊力;可定制前后入料或左右入料,符合人體工程學(xué)設(shè)計。
3)剝離測試
涂覆質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到電池電性能的發(fā)揮,剝離試驗可以有效的鑒定涂覆質(zhì)量,顯示漿料涂覆強度,均勻性等指標(biāo)。測試可以用180度剝離,90度剝離,可變角度的剝離等多種方式,為質(zhì)控和研發(fā)提供較大的擴展空間。
◆ 隔膜表面形貌測試
隔膜材料主要是高分子聚合物(PE/PP),像孔隙率、平均孔徑大小與孔徑分布等都是它的形貌特征。一般孔徑分布越窄、越均勻,電池的電性能越優(yōu)異。孔徑的大小和分布目前主要采用掃描電子顯微鏡(SEM)直接觀測。
使用SEM可以觀察隔膜的孔徑尺寸和分布均勻性,還可以對多層和有涂覆隔膜的截面進行觀察,測量隔膜厚度。從生產(chǎn)工藝上分,隔膜可以分為干法和濕法兩種制備方法。
PE/PP基材在接近熔點時均會因熔化而收縮變形,因此隔膜上涂覆陶瓷等納米材料或其它材料,涂覆改進的聚酰亞胺(PI)等也逐漸應(yīng)用在商用電池中。
掃描電鏡是利用電子槍發(fā)射電子束,高能入射電子轟擊樣品表面時,被激發(fā)的區(qū)域?qū)a(chǎn)生二次電子、背散射電子、和特征 X射線等信號,通過對這些信號的接受、放大和顯示成像,可觀察到樣品表面的特征,從而分析樣品表面的形貌、結(jié)構(gòu)、成分(ESD)等。